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DE102009017058B4 - Superconducting magnet coil with areas with different heat transfer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Magnetspule. Die Magnetspule befindet sich zur Kühlung in einem Kryostaten, der nur bis zu einem bestimmten Füllniveau mit flüssigem Helium gefüllt ist. Über diesem Heliumsee bildet sich eine Helium-Gasphase mit einer Temperaturschichtung aus, in der z.T. Temperaturen herrschen, die zu einem Zusammenbruch der Supraleitung führen können. Die Magnetspule ist daher in zumindest zwei Teilbereiche mit unterschiedlichem Wärmeübergang zwischen Spule und umgebendem Medium unterteilt. Dabei ist in einem ersten Teilbereich der Spule, in dessen Umgebung eine zur Kühlung ausreichend niedrige Temperatur herrscht, der Wärmeübergang groß, während die Magnetspule in einem zweiten Teilbereich, in dessen Umgebung die Temperatur des Kühlmediums über einem kritischen Wert liegt, eine Wärmeisolierung aufweist. Dementsprechend wird im zweiten Teilbereich keine Wärme zwischen Spule und Umgebung ausgetauscht, während im ersten Teilbereich eine Kühlung der Spule stattfindet.The invention relates to a superconducting magnet coil. For cooling, the magnetic coil is located in a cryostat which is only filled with liquid helium up to a certain level. A helium gas phase with a temperature stratification forms over this helium lake, in which Temperatures prevail that can lead to a breakdown of superconductivity. The magnetic coil is therefore divided into at least two subregions with different heat transfer between the coil and the surrounding medium. The heat transfer is high in a first sub-area of the coil, in the vicinity of which there is a sufficiently low temperature for cooling, while the magnetic coil has thermal insulation in a second sub-area, in which the temperature of the cooling medium is above a critical value. Accordingly, no heat is exchanged between the coil and the surroundings in the second sub-area, while the coil is cooled in the first sub-area.

Description

Die Erfindung betrifft eine supraleitende Magnetspule und eine Magnetresonanztomographie-Anlage, aufweisend eine erfindungsgemäße supraleitende Magnetspule.The invention relates to a superconducting magnet coil and a magnetic resonance tomography system, comprising a superconducting magnet coil according to the invention.

In der Magnetresonanztomographie (MRT) werden zur Erzeugung des Hauptmagnetfeldes, das in einer Größenordnung mehrerer Tesla liegt, bspw. 3T, üblicherweise Magnetspulen mit supraleitenden Spulenwicklungen verwendet, wobei die Spulenwicklung in und/oder auf einem Wicklungsträger platziert ist. Die Magnetspulen sind zur Kühlung in einem Kryostaten angeordnet, der in der Regel mit flüssigem Helium betrieben wird.In magnetic resonance imaging (MRI), 3T, usually magnetic coils with superconducting coil windings are used to generate the main magnetic field, which is on the order of several Tesla, usually, the coil winding is placed in and / or on a winding support. The magnetic coils are arranged for cooling in a cryostat, which is usually operated with liquid helium.

Üblicherweise ist der Kryostat zumindest zu einem Teil mit flüssigem Helium gefüllt, wie bspw. in DE 20 2005 010 892 U1 und in GB 2 414 538 A beschrieben. Dies ist jedoch zum Einen aus Kostengründen und zum Anderen aufgrund der langfristig zur Neige gehenden Heliumvorräte nachteilig.Usually, the cryostat is at least partially filled with liquid helium, such as in DE 20 2005 010 892 U1 and in GB 2 414 538 A described. However, this is disadvantageous on the one hand for cost reasons and on the other hand due to the long-term decline in helium inventories.

In einem weiteren Ansatz zur Kühlung der supraleitenden Magnetspule zirkuliert das flüssige Helium in geeigneten Rohrleitungen. Dieses Kühlsystem ist jedoch aufwändig und damit ebenfalls kostenintensiv.In another approach to cooling the superconducting magnet coil, the liquid helium circulates in suitable pipelines. However, this cooling system is expensive and therefore also expensive.

Die vorliegende Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine kostengünstige und Ressourcen sparende Möglichkeit zur Kühlung einer supraleitenden Magnetspule einer MRT-Anlage anzugeben.The present invention therefore sets itself the goal of providing a cost-effective and resource-saving possibility for cooling a superconducting magnet coil of an MRI system.

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.

Räumliche Begriffe wie unten, unterhalb, oben, oberhalb etc. beziehen sich im Folgenden auf die Vertikale, d. h. die durch die Gravitationskraft vorgegebene Richtung.Spatial terms such as below, below, above, above, etc. refer in the following to the vertical, d. H. the direction given by the gravitational force.

Räumliche Begriffe wie unten, unterhalb, oben, oberhalb etc. beziehen sich im Folgenden auf die Vertikale; d. h. die durch die Gravitationskraft vorgegebene Richtung.Spatial terms such as below, below, above, above, etc. refer to the vertical below; d. H. the direction given by the gravitational force.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis resultiert aus einer CFD-Studie („Computational Fluid Dynamics” bzw. numerische Strömungsdynamik), in der das Strömungsverhalten von gasförmigem Helium bei verschiedenen vorgegebenen Helium-Füllstandshöhen bzw. -Füllniveaus N in einem Kryostaten untersucht wurde, der bspw. in einer MRT-Anlage einzusetzen ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Kryostat nur bis zu dem Füllniveau N mit flüssigem Helium gefüllt wird und dass oberhalb des flüssigen Heliums Heliq eine Helium-Gasphase Hegas entsteht. In der Helium-Gasphase stellt sich zusätzlich eine Temperaturschichtung ein. In der Helium-Gasphase Hegas herrschen höhere Temperaturen als in der flüssigen Phase Heliq, so dass bspw. für eine in dem Kryostaten eingebaute Magnetspule die Gefahr eines Quenches, d. h. eines Zusammenbruchs der Supraleitung, nicht auszuschließen ist.The finding underlying the present invention results from a CFD (Computational Fluid Dynamics) study in which the flow behavior of gaseous helium at various predetermined helium fill levels N in a cryostat has been investigated. to be used, for example, in an MRI system. It is assumed that the cryostat is filled only up to the filling level N with liquid helium and that above the liquid helium He liq a helium gas phase He gas is formed. In the helium gas phase, an additional temperature stratification occurs. In the helium gas phase He gas higher temperatures prevail than in the liquid phase He liq , so that, for example, for a built-in the cryostat magnetic coil the risk of a quencher, ie a collapse of the superconductivity, can not be excluded.

Die Studie hat zu der Erkenntnis geführt, dass der Kryostat für eine ausreichende Kühlung einer im Kryostaten angeordneten supraleitenden Magnetspule, die eine supraleitende Spulenwicklung und einen Wicklungsträger aufweist, tatsächlich nicht vollständig mit flüssigem Helium gefüllt sein muss. Die Temperatur der Magnetspule kann auch mit einem reduzierten Vorrat an flüssigem Helium, d. h. bei niedrigem Helium-Füllniveau N, unter dem für die Supraleitung kritischen Schwellwert gehalten werden.The study has led to the finding that, for sufficient cooling of a superconducting magnet coil arranged in the cryostat, which has a superconducting coil winding and a winding carrier, the cryostat does not actually have to be completely filled with liquid helium. The temperature of the solenoid can also be reduced with a reduced supply of liquid helium, i. H. at low helium fill level N, be kept below the threshold critical for superconductivity.

Konkret zeigt die CFD-Studie, dass bei einem niedrigen Füllniveau N in dem Kryostaten in der Helium-Gasphase, d. h. oberhalb der flüssigen Phase, trotz konvektiver Zirkulationen Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen entstehen, die sich auf die Kühlung der Magnetspule auswirken. Die 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Querschnitt durch einen Kryostaten 20 und eine Magnetspule 10 mit Spulenwicklung 11 und Wicklungsträger 12 sowie die im Kryostaten 20 entstehenden Bereiche A-D mit unterschiedlichen Temperaturen. Im hier gezeigten Querschnitt ist die Spulenwicklung 11 in den Wicklungsträger 12 eingebettet:

  • – In einem Bereich A des Kryostaten 20 liegt flüssiges Helium Heliq vor, d. h. hier erfolgt eine ideale Kühlung der Spulenwicklung. Temperaturen der Spulenwicklung sowie des Wicklungsträgers bleiben im Bereich des Helium-Siedepunktes (4,2–4,3 K). Der Bereich A befindet sich aufgrund der Gravitation natürlich „unten” in dem Kryostaten 20.
  • – In einem Bereich B des Kryostaten 20, der sich unmittelbar oberhalb des Bereiches A anschließt, liegt das Helium gasförmig vor (Hegas). Die Helium-Gastemperatur THe ist niedriger als die Temperatur Tcoil der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers der Magnetspule 10, d. h. THe(B) < Tcoli(B), so dass auch hier noch eine effektive Kühlung erfolgt.
  • – Auch in einem Bereich C des Kryostaten 20, der direkt oberhalb von B liegt, liegt gasförmiges Helium Hegas vor. Die Helium-Gastemperatur THe und die Temperatur Tcoil der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers sind gleich, d. h. THe(C) = Tcoil(C)
  • – Auch in einem Bereich D des Kryostaten 20 unmittelbar oberhalb von C liegt gasförmiges Helium Hegas vor. Die Gastemperatur THe ist größer als die Temperatur Tcoil der Spulenwicklung und des Wicklungsträgers, d. h. THe(D) > Tcoil(D), da Wärme insbesondere über eine Wandung 21 des Kryostaten 20 eindringt. Dies hat zur Folge, dass die Spulenwicklung im Bereich D direkt durch das Heliumgas und indirekt durch den Wicklungsträger erwärmt wird, so dass in diesem Bereich das Auftreten eines Quenches wahrscheinlicher wird.
Concretely, the CFD study shows that at a low filling level N in the cryostat in the helium gas phase, ie above the liquid phase, despite convective circulation areas with different temperatures arise, which affect the cooling of the magnetic coil. The 1 shows in a simplified representation a cross section through a cryostat 20 and a magnetic coil 10 with coil winding 11 and winding carrier 12 as well as in the cryostat 20 arising areas AD with different temperatures. In the cross section shown here is the coil winding 11 in the winding carrier 12 embedded:
  • - In a region A of the cryostat 20 Liquid helium He liq is present, ie here is an ideal cooling of the coil winding. Temperatures of the coil winding and of the winding carrier remain in the range of the helium boiling point (4.2-4.3 K). Of course, area A is "down" in the cryostat due to gravity 20 ,
  • - In a region B of the cryostat 20 , which adjoins immediately above the area A, the helium is in gaseous form (He gas ). The helium gas temperature T He is lower than the temperature T coil of the coil winding and the winding support of the solenoid 10 , ie T He (B) <T coli (B), so that effective cooling also takes place here.
  • - Also in an area C of the cryostat 20 , which lies directly above B, is gaseous helium He gas before. The helium gas temperature T He and the temperature T coil of the coil winding and of the winding carrier are the same, ie T He (C) = T coil (C)
  • - Also in a range D of the cryostat 20 just above C is gaseous helium He gas before. The gas temperature T He is greater than the temperature T coil of the coil winding and the winding support, ie T He (D)> T coil (D), since heat in particular over a wall 21 of cryostat 20 penetrates. As a result, the coil winding in region D is heated directly by the helium gas and indirectly by the coil carrier, so that the occurrence of a quench is more likely in this region.

Die Ausdehnung der Bereiche A-D in vertikaler Richtung hängt vom Füllniveau N des flüssigen Heliums Heliq im Kryostaten und von evtl. von außerhalb des Kryostaten eindringender Wärme ab.The extent of the regions AD in the vertical direction depends on the fill level N of the liquid helium He liq in the cryostat and on any heat penetrating outside the cryostat.

Ausgehend von diesen Erkenntnissen wird vorgeschlagen, den Wärmeübergang zwischen der Magnetspule und dem umgebenden Kühlmedium an die jeweils lokal in den verschiedenen Bereichen A-D herrschenden Bedingungen anzupassen: Teilbereiche der Magnetspule, die in Bereichen liegen, in denen eine Kühlung der Magnetspule erfolgt, da die Temperatur des umgebenden Kühlmediums niedriger ist als die Temperatur der Magnetspule, werden so ausgestaltet, dass zwischen Magnetspule und Kühlmedium ein großer Wärmeübergang möglich ist. Es kann hier also eine große Wärmemenge zwischen der Magnetspule und dem umgebenden Medium ausgetauscht werden, so dass von der Magnetspule eine große Wärmemenge an das Helium abführbar ist. In obiger Nomenklatur betrifft dies die Bereiche A und B des Kryostaten.On the basis of these findings, it is proposed to adapt the heat transfer between the magnet coil and the surrounding cooling medium to the conditions prevailing locally in the different regions AD: Subareas of the magnet coil which lie in regions in which the magnet coil is cooled, since the temperature of the magnet surrounding cooling medium is lower than the temperature of the magnetic coil, are designed so that between the magnetic coil and the cooling medium, a large heat transfer is possible. It can therefore be exchanged here a large amount of heat between the magnetic coil and the surrounding medium, so that from the magnetic coil, a large amount of heat to the helium can be dissipated. In the above nomenclature, this concerns areas A and B of the cryostat.

Zusätzlich oder alternativ werden Teilbereiche der Magnetspule, die in Bereichen liegen, in denen die Temperatur des umgebenden Mediums höher ist als die Temperatur der Magnetspule, so ausgestaltet, dass die Übertragung einer Wärmemenge zwischen Magnetspule und umgebenden Medium erschwert ist, so dass idealerweise keine Wärme vom Kühlmedium zur Magnetspule übertragbar ist. Demzufolge wird die Magnetspule in diesem Bereich nicht oder nur minimal vom umgebenden Medium erwärmt. In obiger Nomenklatur betrifft dies insbesondere den Bereich D.Additionally or alternatively, portions of the magnetic coil, which are in areas where the temperature of the surrounding medium is higher than the temperature of the magnetic coil, designed so that the transfer of an amount of heat between the magnetic coil and the surrounding medium is difficult, so ideally no heat from Coolant is transferable to the solenoid. As a result, the magnetic coil in this area is not or only minimally heated by the surrounding medium. In the above nomenclature this applies in particular to area D.

Erfindungsgemäß wird demnach eine supraleitende Magnetspule mit zumindest einem ersten und einem zweiten Teilbereich vorgeschlagen, wobei die Teilbereiche räumlich voneinander getrennt sind und mit einem Kühlmedium in thermischem Kontakt stehen. Dabei ist der Wärmeübergang zwischen dem ersten Teilbereich und dem Kühlmedium größer als der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium.According to the invention, therefore, a superconducting magnet coil having at least a first and a second subregion is proposed, wherein the subregions are spatially separated from each other and in thermal contact with a cooling medium. In this case, the heat transfer between the first portion and the cooling medium is greater than the heat transfer between the second portion and the cooling medium.

Vorteilhafterweise wird dies dadurch realisiert dass die Wärmeübergangskoeffizienten in den Teilbereichen der Magnetspule unterschiedlich dimensioniert sind. Der Wärmeübergangskoeffizient im ersten Teilbereich ist größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient im zweiten Teilbereich. Durch die so aneinander angepassten Eigenschaften der Magnetspule und des umgebenden Kühlmediums wird erreicht, dass im ersten Teilbereich eine größere Wärmemenge austauschbar ist als im zweiten Teilbereich.Advantageously, this is realized in that the heat transfer coefficients in the subregions of the magnetic coil are dimensioned differently. The heat transfer coefficient in the first subarea is greater than the heat transfer coefficient in the second subarea. As a result of the properties of the magnet coil and of the surrounding cooling medium adapted to one another, it is achieved that a larger amount of heat is exchangeable in the first part region than in the second part region.

Die Teilbereiche der Magnetspule weisen in einer vorteilhaften Ausgestaltung unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten auf, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des ersten Teilbereichs größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des zweiten Teilbereichs. Die so optimierten Eigenschaften der Magnetspule ermöglichen, dass der erste Teilbereich der Magnetspule geeignet ist, eine große Wärmemenge an das Kühlmedium abzugeben, während der zweite Teilbereich ausgebildet ist, nur eine vergleichsweise geringe Wärmemenge vom umgebenden Kühlmedium aufzunehmen.The partial regions of the magnetic coil have, in an advantageous embodiment, different heat conduction coefficients, wherein the heat conduction coefficient of the first partial region is greater than the heat conduction coefficient of the second partial region. The thus optimized properties of the magnetic coil allow the first portion of the magnetic coil is adapted to deliver a large amount of heat to the cooling medium, while the second portion is adapted to receive only a relatively small amount of heat from the surrounding cooling medium.

Vorteilhafterweise weist die Magnetspule im ersten Teilbereich Oberflächenstrukturen, insbesondere Riefen, Rippen und/oder Texturen, zur Vergrößerung der Oberfläche der Magnetspule auf. Damit wird ein erhöhter Wärmeübergang an der Ggrenzfläche zwischen dem ersten Teilbereich und dem Kühlmedium erreicht.Advantageously, the magnetic coil in the first portion of surface structures, in particular grooves, ribs and / or textures, to increase the surface of the magnetic coil. Thus, an increased heat transfer at the G boundary surface between the first portion and the cooling medium is achieved.

Vorteilhafterweise weist die Magnetspule im zweiten Teilbereich eine Wärmeisolierung auf, die die Magnetspule thermisch vom Kühlmedium isoliert. Damit wird der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium reduziert.Advantageously, the magnetic coil in the second partial area has a thermal insulation which thermally insulates the magnetic coil from the cooling medium. Thus, the heat transfer between the second portion and the cooling medium is reduced.

Vorteilhafterweise ist die Magnetspule im zweiten Teilbereich zur Wärmeisolierung mit einer Beschichtung, insbesondere einer Kunstharz-Beschichtung, ausgestattet oder mit einem wärmeisolierenden Material umwickelt. Damit wird der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich und dem Kühlmedium reduziert.Advantageously, the magnetic coil in the second partial area for thermal insulation with a coating, in particular a synthetic resin coating, equipped or wrapped with a heat-insulating material. Thus, the heat transfer between the second portion and the cooling medium is reduced.

In einer besonderen Ausgestaltung weist die Magnetspule neben der eigentlichen stromführenden Spulenwicklung einen Wicklungsträger auf. Der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers ist im ersten Teilbereich der Magnetspule größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers im zweiten Teilbereich der Magnetspule.In a particular embodiment, the magnetic coil in addition to the actual current-carrying coil winding on a winding support. The heat transfer coefficient of the winding carrier is greater in the first portion of the magnetic coil than the heat transfer coefficient of the winding carrier in the second portion of the magnetic coil.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers im ersten Teilbereich der Magnetspule größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers im zweiten Teilbereich der Magnetspule.In a further embodiment, the heat conduction coefficient of the winding carrier in the first subregion of the magnetic coil is greater than the heat conduction coefficient of the winding carrier in the second subregion of the magnetic coil.

Vorteilhafterweise weist die Magnetspule eine Isolierung, insbesondere eine elektrische Isolierung, auf, wobei die Isolierung im ersten Teilbereich der Magnetspule einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die Isolierung im zweiten Teilbereich der Magnetspule.Advantageously, the magnet coil has an insulation, in particular an electrical insulation, wherein the insulation in the first portion of the magnetic coil has a higher coefficient of heat conduction than the insulation in the second portion of the magnetic coil.

Eine erfindungsgemäße Magnetresonanztomographie-Anlage weist eine erfindungegemäße supraleitende Magnetspule und einen Kryostaten auf, in dem sich ein Kühlmedium befindet. Die Magnetspule ist dabei in dem Kryostaten angeordnet. A magnetic resonance tomography system according to the invention has a superconducting magnet coil according to the invention and a cryostat in which a cooling medium is located. The magnetic coil is arranged in the cryostat.

Vorteilhafterweise liegt das Kühlmedium in dem Kryostaten in zumindest zwei Aggregatzuständen vor, insbesondere in einem gasförmigen und in einem flüssigen Zustand.Advantageously, the cooling medium is present in the cryostat in at least two states of aggregation, in particular in a gaseous and in a liquid state.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Magnetspule derart im Kryostaten angeordnet, dass der erste Teilbereich der Magnetspule zumindest zum Teil von flüssigem Kühlmedium und der zweite Teilbereich der Magnetspule zumindest zum Teil von gasförmigem Kühlmedium umgeben ist.In an advantageous embodiment, the magnetic coil is arranged in the cryostat such that the first portion of the magnetic coil is at least partially surrounded by liquid cooling medium and the second portion of the magnetic coil is at least partially surrounded by gaseous cooling medium.

Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.Advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiment described below and from the drawings.

Dabei zeigt:Showing:

1 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche, 1 a cross section through a cryostat and a magnetic coil located therein with representation of the forming temperature ranges,

2 eine 3D-Ansicht eines Kryostaten und einer Magnetspule, 2 a 3D view of a cryostat and a solenoid,

3 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche und zweier Teilbereiche der Magnetspule, 3 a cross section through a cryostat and a magnetic coil located therein with representation of the forming temperature ranges and two portions of the magnetic coil,

4 einen Querschnitt durch einen Kryostaten und eine in diesem befindliche Magnetspule mit Darstellung der sich ausbildenden Temperaturbereiche und dreier Teilbereiche der Magnetspule zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten. 4 a cross section through a cryostat and a magnetic coil located therein with representation of the forming temperature ranges and three portions of the magnetic coil at two different times.

In den Figuren sind identische bzw. einander entsprechende Bereiche, Bauteile, Bauteilgruppen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Die Flussrichtungen in Leitungen sind durch Pfeile gekennzeichnet.In the figures, identical or corresponding areas, components, component groups or method steps are identified by the same reference numerals. The flow directions in lines are indicated by arrows.

Die 2 zeigt exemplarisch eine vereinfachte, anschauliche Darstellung einer zu kühlenden, supraleitenden Magnetspule 10 sowie einen Kryostaten 20. In der 2 sind Magnetspule 10 und Kryostat 20 voneinander getrennt dargestellt. Im zusammengebauten Zustand, bspw. für eine MRT-Anlage, ist die Magnetspule 10 in den Kryostaten 20 eingesetzt. In den Figuren ist zur Vereinfachung nur eine Magnetspule 10 dargestellt, die jedoch tatsächlich in der Regel ein System bestehend aus mehreren einzelnen Magnetspulen umfasst.The 2 shows an example of a simplified, vivid representation of a superconducting magnetic coil to be cooled 10 as well as a cryostat 20 , In the 2 are magnetic coil 10 and cryostat 20 shown separated from each other. In the assembled state, for example. For an MRI system, the solenoid is 10 in the cryostat 20 used. In the figures, for simplicity, only one solenoid coil 10 however, as a rule, it comprises a system consisting of a plurality of individual magnet coils.

Die Magnetspule 10 hat die Form eines dickwandigen Hohlzylinders mit kreiszylindrischem Querschnitt und besteht in der Regel, hier aber nicht im Detail gezeigt, aus einem Wicklungsträger und einer supraleitenden Spulenwicklung, die ihrerseits aus einer Vielzahl von Windungen eines supraleitenden Leiters besteht. Die Spulenwicklung kann zum Teil in den Wicklungsträger eingebettet und zu einem anderen Teil außen oder innen auf den Wicklungsträger aufgebracht sein. Weiterhin kann die Magnetspule 10 von einer elektrischen Isolierung 13 umgeben sein (dargestellt in der 3), um evtl. Kurzschlüsse und Spannungsüberschläge zu benachbarten Spulen und auf Masse liegenden Bauteilen zu verhindern. Die elektrische Isolierung 13 kann aus div. Kunststoffen und Vergussharzen bestehen, bspw. ein Epoxydharz (z. B. „Stycast”) mit einem Aluminiumoxidpulver oder mit Glaskugeln.The magnetic coil 10 has the shape of a thick-walled hollow cylinder with circular cylindrical cross-section and is usually, but not shown in detail here, of a winding support and a superconducting coil winding, which in turn consists of a plurality of turns of a superconducting conductor. The coil winding may be partially embedded in the winding support and applied to another part outside or inside of the winding support. Furthermore, the magnetic coil 10 from an electrical insulation 13 be surrounded (shown in the 3 ) to prevent possible short circuits and flashovers to adjacent coils and grounded components. The electrical insulation 13 may consist of div. Plastics and potting resins, for example, an epoxy resin (eg., "Stycast") with an alumina powder or with glass beads.

Der Kryostat 20 besteht im Prinzip aus zwei ineinander liegenden, koaxial angeordneten Hohlzylindern 21, 22 mit unterschiedlichen Durchmessern. Der Raum zwischen den Mantelflächen der Zylinder 21, 22 ist an den Zylinderstirnseiten abgeschlossen, so dass im Raum ein Kühlmedium, bspw. Helium, gehalten werden kann. Typischerweise beträgt der Durchmesser des äußeren Zylinders 21 etwa 2 m, während der Durchmesser des inneren Zylinders 22 etwa 1 m beträgt. Die Länge der Zylinder beträgt etwa 2 m. Zur Untersuchung eines Patienten mit der MRT-Anlage wird dieser innerhalb des inneren Zylinders 22 auf einer nicht dargestellten Patientenliege gelagert.The cryostat 20 consists in principle of two nested, coaxially arranged hollow cylinders 21 . 22 with different diameters. The space between the lateral surfaces of the cylinders 21 . 22 is completed at the cylinder end faces, so that in the room a cooling medium, for example. Helium, can be maintained. Typically, the diameter of the outer cylinder is 21 about 2 m, while the diameter of the inner cylinder 22 about 1 m. The length of the cylinder is about 2 m. To examine a patient with the MRI system, this is inside the inner cylinder 22 stored on a patient bed, not shown.

Um die Supraleitung der Magnetspule 10 bzw. der Spulenwicklung zu gewährleisten, muss diese auf eine entsprechende Temperatur herabgekühlt werden. Hierzu befindet sich die Magnetspule 10 in dem Kryostaten 20 im besagten Raum zwischen den Mantelflächen der Zylinder 21, 22. Wie bereits erwähnt befindet sich dort auch das zur Kühlung der Magnetspule 10 und insbesondere der supraleitenden Spulenwicklung benötigte Kühlmittel (Helium). Die Magnetspule 10 steht in thermischem Kontakt mit dem Helium, so dass ein Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Helium gewährleistet ist. Der Raum ist jedoch nicht vollständig mit flüssigem Helium Heliq gefüllt, sondern nur zu einem Teil, der sich auf Grund der Gravitation unten im Kryostaten in einem Heliumsee ansammelt.To the superconductivity of the magnetic coil 10 or to ensure the coil winding, it must be cooled down to a corresponding temperature. For this purpose, there is the magnetic coil 10 in the cryostat 20 in said space between the lateral surfaces of the cylinder 21 . 22 , As already mentioned, there is also the one for cooling the solenoid 10 and in particular the superconducting coil winding required coolant (helium). The magnetic coil 10 is in thermal contact with the helium, allowing a heat transfer between magnetic coil 10 and helium is guaranteed. However, the space is not completely filled with liquid helium He liq , but only to a part that accumulates in the bottom of the cryostat in a helium lake due to gravitation.

Je nach eingefüllter Menge befindet sich die Oberfläche des Heliumsees auf einem Füllniveau N. Unterhalb des Füllniveaus N bildet sich der einleitend als „Bereich A” bezeichnete Bereich aus, in dem flüssiges Helium Heliq vorliegt. Unmittelbar oberhalb des Niveaus N schließt sich an die flüssige Phase Heliq die Helium-Gasphase Hgas an, wobei sich der Bereich B, in dem die Gastemperatur THe geringer ist als die Magnetspulentemperatur Tcoil, ausbildet. Wiederum unmittelbar oberhalb des Bereichs B, d. h. im Bereich C, ist die Gastemperatur THe gleich der Temperatur der Magnetspule Tcoli, während in dem darüber liegenden Bereich D die Gastemperatur THe größer ist als die Magnetspulentemperatur Tcoil. Die sich hieraus ergebenden Auswirkungen auf die Kühlung der Magnetspule 10 wurden einleitend zusammengefasst: Ein Teilbereich 100 (vgl. 2 und 3) der Magnetspule 10, der vorteilhafterweise, wenn die Magnetspule 10 in den Kryopstaten 20 eingebaut ist, im Bereich A und evtl. auch zumindest zum Teil im Bereich B des Kryostaten 20 liegt, kann gekühlt werden, während für einen Teilbereich 200 der Magnetspule 10, der sich im Bereich D befindet, der Nachteil besteht, dass er aufgewärmt wird.Depending on the amount charged, the surface of the helium lake is at a filling level N. Below the filling level N, the region which is referred to in the introduction as "region A" is formed, in which liquid helium He liq is present. Immediately above the level N is followed by the liquid phase He liq the helium gas phase H gas , wherein the Region B, in which the gas temperature T He is less than the magnetic coil temperature T coil , forming. Again, immediately above the region B, ie in the region C, the gas temperature T He is equal to the temperature of the coil T coli , while in the overlying region D, the gas temperature T He is greater than the coil temperature T coil . The resulting effects on the cooling of the solenoid coil 10 were summarized in the introduction: A subarea 100 (see. 2 and 3 ) of the magnetic coil 10 which is advantageous when the magnetic coil 10 in the cryopostats 20 is installed, in the area A and possibly also at least partially in the area B of the cryostat 20 can be cooled while for a subarea 200 the solenoid 10 located in the area D, the disadvantage is that it is warmed up.

Erfindungsgemäß wird die Magnetspule 10 derart ausgebildet, dass sie zumindest zwei Teilbereiche 100, 200 aufweist, die unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten bzw. Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen. Dementsprechend sind auch die Spulenwicklung 11 und/oder der Wicklungsträger 12 in die zwei Teilbereiche unterteilt.According to the invention, the magnetic coil 10 designed such that it has at least two subregions 100 . 200 having different heat conduction coefficients or heat transfer coefficients. Accordingly, the coil winding 11 and / or the winding carrier 12 divided into the two subareas.

Der Wärmeleitungskoeffizient ist ein Stoffparameter und wird in der Einheit W/m/K angegeben. Der Wärmeübergangskoeffizient ist im Unterschied zum Wärmeleitungskoeffizienten eine Zahl, die den Wärmestrom zwischen zwei Körpern oder zwischen einem Körper und einem Fluid charakterisiert. Dessen Einheit ist W/m2/K. Der Wärmeübergangskoeffizient stellt mit anderen Worten ein Maß für die an einer Grenzfläche zwischen zwei Medien ausgetauschte Wärmemenge bzw. thermische Energie dar, d. h. ein Maß für den Wärmeübergang von einem zum anderen Medium bei gegebenem Temperaturunterschied. Dabei bedeutet ein großer Wärmeübergangskoeffizient, dass bereits bei einem geringen Temperaturunterschied eine große Wärmemenge von einem zum anderen Medium transportiert werden kann. Dies ist gleichbedeutend damit, dass ein Objekt wie die Magnetspule durch ein Kühlmedium unter der Voraussetzung, dass das Kühlmedium kälter als das Objekt ist, dann effizient zu kühlen ist, wenn ein großer Wärmeübergangskoeffizient vorliegt.The heat conduction coefficient is a substance parameter and is given in the unit W / m / K. The heat transfer coefficient, in contrast to the heat conduction coefficient, is a number that characterizes the heat flow between two bodies or between a body and a fluid. Its unit is W / m 2 / K. In other words, the heat transfer coefficient is a measure of the amount of heat or thermal energy exchanged at an interface between two media, ie a measure of the heat transfer from one medium to the other for a given temperature difference. In this case, a large heat transfer coefficient means that even with a small temperature difference, a large amount of heat can be transported from one medium to another. This is equivalent to cooling an object such as the magnetic coil by a cooling medium under the condition that the cooling medium is colder than the object, when there is a large heat transfer coefficient.

Der Wärmeübergangskoeffizient ist zum Einen materialabhängig. Bspw. Wärmeisolierstoffe weisen einen niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten auf. Konkret hängt der Wärmeübergangskoeffizient von der Temperaturdifferenz zwischen den Medien und von der spezifischen Wärmekapazität, der Dichte und den Wärmeleitungskoeffizienten des wärmeabführenden sowie des wärmeliefernden Mediums ab. Außerdem hängt der Wärmeübergang natürlich von der Größe der Grenzfläche bzw. der Oberfläche zwischen den Medien ab.The heat transfer coefficient is on the one hand material-dependent. For example. Thermal insulation materials have a low heat transfer coefficient. Specifically, the heat transfer coefficient depends on the temperature difference between the media and on the specific heat capacity, the density and the heat conduction coefficient of the heat dissipating and the heat producing medium. In addition, the heat transfer naturally depends on the size of the interface or the surface between the media.

Im ersten Teilbereich 100 der Magnetspule 10, der sich, wenn die Magnetspule 10 in den Kryostaten 20 eingebaut ist, bspw. in den Bereichen A, B des Kryostaten 20 befindet, liegt ein großer Wärmeübergangskoeffizient vor. Der große Wärmeübergangskoeffizient gewährleistet einen starken Wärmeübergang zwischen Kühlmedium 30 und Magnetspule 10, so dass von der Magnetspule 10 eine große Wärmemenge an das Kühlmedium 30 abgeführt werden kann bzw. dass bei gegebener abzuführenden Wärmemenge die Spulentemperatur nur geringfügig höher ist als die Temperatur des Kühlmediums.In the first part 100 the solenoid 10 that when the magnetic coil 10 in the cryostat 20 is installed, for example, in the areas A, B of the cryostat 20 is located, there is a large heat transfer coefficient. The large heat transfer coefficient ensures a high heat transfer between the cooling medium 30 and magnetic coil 10 so that from the magnetic coil 10 a large amount of heat to the cooling medium 30 can be dissipated or that at a given dissipated amount of heat, the coil temperature is only slightly higher than the temperature of the cooling medium.

Der zweite Teilbereich 200 der Magnetspule 10 befindet sich im eingebauten Zustand der Magnetspule 10 im Kryostaten 20 im Bereich D. Im Teilbereich 200 liegt ein niedriger Wärmeübergangskoeffizient vor, so dass nur ein minimaler Austausch von Wärme zwischen der Magnetspule 10 und dem Kühlmedium 30 möglich ist. Der niedrige Wärmeübergangskoeffizient bewirkt, dass die Temperatur der Magnetspule 10 im Teilbereich 200 im Wesentlichen konstant bleibt, da der Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Kühlmedium 30 an dieser Stelle minimal ist. Die in Bereich D in der Spule eintretende Wärme muss in Bereich A und B wieder abgeführt werden. Ein geringer Wärmeübergangskoeffizient in Bereich D hilft also wiederum, dafür zu sorgen, dass die Spule nicht viel warmer wird als das Kühlmedium in Bereich A und B.The second part 200 the solenoid 10 is in the installed state of the solenoid coil 10 in the cryostat 20 in the area D. In the subarea 200 There is a low heat transfer coefficient, so that only a minimal exchange of heat between the solenoid 10 and the cooling medium 30 is possible. The low heat transfer coefficient causes the temperature of the solenoid 10 in the subarea 200 remains essentially constant, since the heat transfer between magnetic coil 10 and cooling medium 30 minimal at this point. The heat entering area D in the coil must be dissipated again in areas A and B. A low heat transfer coefficient in area D thus helps to ensure that the coil does not get much warmer than the cooling medium in area A and B.

Durch eine geeignete Materialwahl für die Magnetspule 10, insbesondere für den Wicklungsträger 12, kann demnach der Wärmeübergangskoeffizient nach Bedarf beeinflusst werden. Weiterhin kann der Wärmeübergangskoeffizient durch eine Vergrößerung der Grenzfläche zwischen den Medien, d. h. zwischen der Magnetspule 10 und dem Kühlmedium 30, erhöht werden.By a suitable choice of material for the solenoid 10 , in particular for the winding carrier 12 Thus, the heat transfer coefficient can be influenced as needed. Furthermore, the heat transfer coefficient by increasing the interface between the media, ie between the magnetic coil 10 and the cooling medium 30 , increase.

Um den erhöhten Wärmeübergang im Teilbereich 100 zu erreichen, kann die Grenzfläche zwischen Magnetspule 10 und umgebenden Kühlmedium 30 vergrößert werden, bspw. im Vergleich zu einer Magnetspule mit glatter Oberfläche. Hierzu werden in die Oberfläche der Magnetspule 10 Oberflächenstrukturen 110 eingebracht, bspw. Riefen, Rippen oder andere Texturen. Zusätzlich oder alternativ wird für die elektrische Isolierung 13 der Magnetspule 10 ein Material mit hoher Wärmeleitung bzw. mit einem großen Wärmeleitungskoeffizienten gewählt, bspw. Isolationsmaterialien mit Wärmeleitfähigkeiten, die deutlich über einem Wert von 0,2 W/m/K. Weiterhin kann auch der Wicklungsträger 12 im Teilbereich 100 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Typischerweise besteht der Wicklungsträger 12 aus einer Aluminiumlegierung. Ebenso geeignet sind aber auch bspw. glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK).To the increased heat transfer in the sub-area 100 To reach, the interface between magnetic coil 10 and surrounding cooling medium 30 be increased, for example, compared to a magnetic coil with a smooth surface. For this purpose, in the surface of the magnetic coil 10 surface structures 110 introduced, for example, grooves, ribs or other textures. Additionally or alternatively, for the electrical insulation 13 the solenoid 10 a material with high heat conductivity or with a large coefficient of heat conductivity selected, for example. Insulating materials with thermal conductivities, which are well above a value of 0.2 W / m / K. Furthermore, also the winding carrier 12 in the subarea 100 be made of a material with high thermal conductivity. Typically, the winding carrier exists 12 from an aluminum alloy. But also suitable are, for example, glass fiber reinforced plastics (GRP).

Um den Wärmeübergang im Teilbereich 200 zu minimieren, wird der Teilbereich 200 im einfachsten Fall mit einer Wärmeisolierung 210 mit niedrigem Wärmeübergangskoeffizienten und Wärmeleitungskoeffizienten ausgestattet. Bspw. kann der Teilbereich 200 der Magnetspule 10, bevor sie in den Kryostaten 20 eingebaut wird, in ein Kunstharz-Bad (Resine) getaucht werden, so dass der Teilbereich 200 mit einer zusätzlichen isolierenden Kunstharz-Beschichtung 210 überzogen ist. Alternativ kann diese isolierende Beschichtung 210 bspw. auch aufgesprüht oder aufgestrichen werden. Weiterhin ist es denkbar, den Teilbereich 200 mit einem isolierenden Material 210, bspw. Teflon- oder Kaptonbandagen oder -folien, zu verpacken oder zu umwickeln. Auch kunstharzimprägnierte Wicklungen sind geeignet.To the heat transfer in the subarea 200 to minimize, becomes the subarea 200 in the simplest case with a thermal insulation 210 equipped with low heat transfer coefficients and heat transfer coefficients. For example. can the subarea 200 the solenoid 10 before entering the cryostat 20 is inserted, immersed in a resin bath (Resine), so that the sub-area 200 with an additional insulating resin coating 210 is covered. Alternatively, this insulating coating 210 For example, be sprayed or painted on. Furthermore, it is conceivable, the subarea 200 with an insulating material 210 For example, Teflon or Kapton bandages or foils to pack or wrap. Resin-impregnated windings are also suitable.

Ebenso ist es denkbar, den Wicklungsträger 12 im Teilbereich 200 aus einem Material mit niedrigem Wärmeleitungkoeffizienten herzustellen, während der Wicklungsträger im Teilbereich 100 aus einem Material mit hohem Wärmeleitungkoeffizienten besteht.It is also conceivable, the winding carrier 12 in the subarea 200 made of a material with a low coefficient of thermal conductivity, while the winding support in the sub-area 100 consists of a material with a high coefficient of thermal conductivity.

Insbesondere für offene Systeme, bei denen die Füllhöhe N mit der Zeit sinkt, ist bei der Festlegung und Dimensionierung der Teilbereiche 100 und 200 der Magnetspule 10 zu beachten, dass das Füllniveau N des flüssigen Heliums 30 nach dem anfänglichen Einfüllen in den Kryostaten 20 im normalen Betrieb mit der Zeit absinken wird. Mit dem Füllniveau N sinken auch die Bereiche B und C relativ zur Magnetspule 10 nach unten, während sich der Bereich D nach unten ausdehnt. Dies kann zur Folge haben, dass ein Bereich, der anfangs bspw. dem Bereich B zugeordnet wurde, nach einiger Zeit dem Bereich C zuzuordnen ist. Dementsprechend wird die Magnetspule dort anfangs noch gekühlt (im Bereich B gilt THe < Tcoil), später aber, wenn der Bereich C entsprechend weit abgesunken ist, nicht mehr. Im Extremfall sinken das Füllniveau N und die Bereiche B, C so weit ab, dass sich der Bereich D bis in Regionen ausdehnt, in denen anfangs noch eine Kühlung der Magnetspule 10 erfolgte.In particular, for open systems in which the filling level N decreases over time, is in the definition and dimensioning of the sub-areas 100 and 200 the solenoid 10 note that the fill level N of the liquid helium 30 after the initial filling in the cryostat 20 will decline over time in normal operation. With the filling level N, the areas B and C also decrease relative to the magnetic coil 10 down as the area D expands downwards. This can result in an area which was initially assigned, for example, to area B, being assigned to area C after some time. Accordingly, the magnetic coil is initially cooled there (in the area B T He <T coil ), but later, when the area C has dropped correspondingly far, no longer. In extreme cases, the filling level N and the areas B, C decrease so far that the area D expands into regions in which initially still a cooling of the magnetic coil 10 took place.

Die Magnetspule 10 kann in einer weiteren Ausführungsform einen weiteren Teilbereich 300 aufweisen, der zwischen den Teilbereichen 100 und 200 angeordnet ist. Der Wärmeübergangskoeffizient im Teilbereich 300 weist einen Wert auf, der zwischen den Wärmeübergangskoeffizienten der Teilbereiche 100 und 200 liegt.The magnetic coil 10 may in another embodiment, a further subregion 300 exhibit, between the subregions 100 and 200 is arranged. The heat transfer coefficient in the partial area 300 has a value between the heat transfer coefficients of the subregions 100 and 200 lies.

Idealerweise werden die Teilbereiche 100, 200, 300 in Abhängigkeit vom anfänglichen Füllniveau N des flüssigen Heliums im Kryostaten 20 dimensioniert. Dabei wird davon ausgegangen, dass von vorne herein bekannt ist, bis zu welchem Füllniveau der Kryostat 20 üblicherweise aufgefüllt wird. Da für den Normalbetrieb des Kryostaten bekannt ist, wie sich das Füllniveau N und die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D mit der Zeit entwickeln und bei welchem minimalen Füllniveau N wieder flüssiges Helium nachgefüllt wird, kann die Dimensionierung der Teilbereiche 100, 200, 300 der Magnetspule 10 hinsichtlich dieser Entwicklung optimiert werden.Ideally, the subareas 100 . 200 . 300 depending on the initial fill level N of the liquid helium in the cryostat 20 dimensioned. It is assumed that it is known from the outset to what level of filling the cryostat 20 is usually replenished. Since it is known for the normal operation of the cryostat how the filling level N and the position and extent of the areas A, B, C, D develop over time and at which minimum fill level N liquid helium is replenished, the dimensioning of the partial areas 100 . 200 . 300 the solenoid 10 be optimized with regard to this development.

Bspw. kann die Dimensionierung wie in der 4 angedeutet erfolgen. Die 4A zeigt die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D zu einem Zeitpunkt t0 unmittelbar nach dem Befüllen des Kryostaten bis zum Füllniveau N. Die 4B zeigt die Bereiche A, B, C, D zu einem späteren Zeitpunkt t1, zu dem der Kryostat 20 üblicherweise wieder mit flüssigem Helium aufgefüllt wird. Die Teilbereiche 100, 200, 300 der Magnetspule 10 können z. B. so dimensioniert werden, dass sich der Teilbereich 300 zum Zeitpunkt t1 weitestgehend mit dem Bereich C überdeckt. Damit ist sichergestellt, dass der vergleichsweise warme Bereich D nicht bis in den Teilbereich 100 der Magnetspule 10 vordringt, in dem ein großer Wärmeübergang zwischen Magnetspule 10 und Kühlmedium 30 möglich ist. Die vorgeschlagene Dimensionierung stellt natürlich nur eine von vielen Möglichkeiten dar. Andere Modelle zur Dimensionierung der Teilbereiche 100, 200, 300 sind ebenfalls denkbar, es ist jedoch grundsätzlich zu beachten, dass sich die Lage und Ausdehnung der Bereiche A, B, C, D mit der Zeit ändert.For example. can the sizing as in the 4 indicated. The 4A shows the location and extent of the areas A, B, C, D at a time t0 immediately after the filling of the cryostat to the filling level N. Die 4B shows the areas A, B, C, D at a later time t1, to which the cryostat 20 usually refilled with liquid helium. The subareas 100 . 200 . 300 the solenoid 10 can z. B. be dimensioned so that the subregion 300 At time t1 covered as far as possible with the area C. This ensures that the comparatively warm area D does not reach the subarea 100 the solenoid 10 penetrates, in which a large heat transfer between magnetic coil 10 and cooling medium 30 is possible. Of course, the proposed sizing is only one of many possibilities. Other models for sizing the sections 100 . 200 . 300 are also conceivable, but it should be noted in principle that the location and extent of the areas A, B, C, D changes with time.

Eine noch weiter gehende Anpassung wäre dadurch möglich, dass die Magnetspule 10 mit vier oder mehr Teilbereichen ausgestattet wird.An even further adaptation would be possible because the magnetic coil 10 is equipped with four or more sections.

Claims (12)

Supraleitende Magnetspule (10) mit zumindest einem ersten (100) und einem zweiten Teilbereich (200), wobei die Teilbereiche (100, 200) räumlich voneinander getrennt sind und mit einem Kühlmedium (30) in thermischem Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübergang zwischen dem ersten Teilbereich (100) und dem Kühlmedium (30) größer ist als der Wärmeübergang zwischen dem zweiten Teilbereich (200) und dem Kühlmedium (30).Superconducting magnet coil ( 10 ) with at least a first ( 100 ) and a second subarea ( 200 ), the subareas ( 100 . 200 ) are spatially separated from each other and with a cooling medium ( 30 ) are in thermal contact, characterized in that the heat transfer between the first portion ( 100 ) and the cooling medium ( 30 ) is greater than the heat transfer between the second subregion ( 200 ) and the cooling medium ( 30 ). Supraleitende Magnetspule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübergangskoeffizienten in den Teilbereichen (100, 200) der Magnetspule (10) unterschiedlich sind, wobei der Wärmeübergangskoeffizient im ersten Teilbereich (100) größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient im zweiten Teilbereich (200).Superconducting magnet coil ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the heat transfer coefficients in the subregions ( 100 . 200 ) of the magnetic coil ( 10 ) are different, the heat transfer coefficient in the first subarea ( 100 ) is greater than the heat transfer coefficient in the second subregion ( 200 ). Supraleitende Magnetspule (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (100, 200) der Magnetspule (10) unterschiedliche Wärmeleitungskoeffizienten aufweisen, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des ersten Teilbereichs (100) größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des zweiten Teilbereichs (200).Superconducting magnet coil ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the subregions ( 100 . 200 ) of the magnetic coil ( 10 ) have different heat conduction coefficients, wherein the heat conduction coefficient of the first subregion ( 100 ) is greater than the heat conduction coefficient of the second subregion ( 200 ). Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im ersten Teilbereich (100) Oberflächenstrukturen (110), insbesondere Riefen, Rippen und/oder Texturen, zur Vergrößerung der Oberfläche der Magnetspule (10) aufweist.Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) in the first subarea ( 100 ) Surface structures ( 110 ), in particular grooves, ribs and / or textures, for enlarging the surface of the magnetic coil ( 10 ) having. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im zweiten Teilbereich (200) eine Wärmeisolierung (210) aufweist, die die Magnetspule (10) thermisch vom Kühlmedium (30) isoliert.Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) in the second subarea ( 200 ) a thermal insulation ( 210 ), which the magnetic coil ( 10 ) thermally from the cooling medium ( 30 ) isolated. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) im zweiten Teilbereich (200) zur Wärmeisolierung – mit einer Beschichtung (210), insbesondere einer Kunstharz-Beschichtung, ausgestattet oder – mit einem wärmeisolierenden Material (210) umwickelt ist.Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) in the second subarea ( 200 ) for thermal insulation - with a coating ( 210 ), in particular a synthetic resin coating, or - with a heat-insulating material ( 210 ) is wrapped. Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) einen Wicklungsträger (12) aufweist, wobei der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) größer ist als der Wärmeübergangskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10).Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) a winding carrier ( 12 ), wherein the heat transfer coefficient of the winding carrier ( 12 ) in the first subarea ( 100 ) of the magnetic coil ( 10 ) is greater than the heat transfer coefficient of the winding carrier ( 12 ) in the second subarea ( 200 ) of the magnetic coil ( 10 ). Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) einen Wicklungsträger (12) aufweist, wobei der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) größer ist als der Wärmeleitungskoeffizient des Wicklungsträgers (12) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10).Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) a winding carrier ( 12 ), wherein the heat conduction coefficient of the winding carrier ( 12 ) in the first subarea ( 100 ) of the magnetic coil ( 10 ) is greater than the heat conduction coefficient of the winding carrier ( 12 ) in the second subarea ( 200 ) of the magnetic coil ( 10 ). Supraleitende Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) eine Isolierung (13), insbesondere eine elektrische Isolierung, aufweist, wobei die Isolierung (13) im ersten Teilbereich (100) der Magnetspule (10) einen höheren Wärmeleitungskoeffizienten aufweist als die Isolierung (13) im zweiten Teilbereich (200) der Magnetspule (10).Superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) an insulation ( 13 ), in particular an electrical insulation, wherein the insulation ( 13 ) in the first subarea ( 100 ) of the magnetic coil ( 10 ) has a higher coefficient of thermal conductivity than the insulation ( 13 ) in the second subarea ( 200 ) of the magnetic coil ( 10 ). Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) mit einem Kryostaten (20), in dem sich ein Kühlmedium (30) befindet, und mit einer supraleitenden Magnetspule (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetspule (10) in dem Kryostaten (20) angeordnet ist.Magnetic resonance imaging (MRI) with a cryostat ( 20 ), in which a cooling medium ( 30 ) and with a superconducting magnet coil ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the magnetic coil ( 10 ) in the cryostat ( 20 ) is arranged. Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in dem Kryostaten in zumindest zwei Aggregatzuständen vorliegt, insbesondere in einem gasförmigen und in einem flüssigen Zustand.Magnetic resonance imaging (MRI) according to claim 10, characterized in that the cooling medium is present in the cryostat in at least two states of aggregation, in particular in a gaseous and in a liquid state. Magnetresonanztomographie-Anlage (MRT) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (10) derart im Kryostaten angeordnet ist, dass der erste Teilbereich (100) der Magnetspule (10) zumindest zum Teil von flüssigem Kühlmedium und der zweite Teilbereich (200) der Magnetspule (10) zumindest zum Teil von gasförmigem Kühlmedium umgeben ist.Magnetic resonance imaging system (MRT) according to claim 11, characterized in that the magnetic coil ( 10 ) is arranged in the cryostat in such a way that the first subregion ( 100 ) of the magnetic coil ( 10 ) at least in part of liquid cooling medium and the second subregion ( 200 ) of the magnetic coil ( 10 ) is at least partially surrounded by gaseous cooling medium.
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